Как работает модуль ШИМ
Модуль формирования ШИМ-сигнала быстро переключает выход между двумя состояниями: 0 В и 24 В. При этом регулируется не величина напряжения, а продолжительность включённого состояния.
Контроллер задаёт модулю два основных параметра:
- частоту, то есть количество циклов включения и выключения за одну секунду;
- коэффициент заполнения, то есть долю времени, в течение которой выход остаётся включённым.
Например, при частоте 1 кГц модуль ШИМ выполняет 1000 циклов включения и выключения за секунду. Один цикл продолжается 1 мс. Если коэффициент заполнения установлен на уровне 30%, в каждом цикле выход будет включён в течение 0,3 мс и выключен в течение 0,7 мс.
| Коэффициент заполнения | Состояние выхода | Воздействие на нагрузку |
|---|---|---|
| 0% | Постоянно выключен | Нагрузка не работает |
| 25% | Включён четверть периода | Небольшое среднее воздействие |
| 50% | Включён половину периода | Среднее воздействие |
| 100% | Постоянно включён | Максимальное воздействие |
Модуль ШИМ самостоятельно отсчитывает время внутри каждого периода и поддерживает заданные параметры сигнала. Программе ПЛК не требуется постоянно отправлять отдельные команды на включение и выключение выхода.
Это не таймер для включения оборудования на несколько минут или часов. ШИМ работает с короткими повторяющимися периодами, продолжительность которых измеряется в миллисекундах или микросекундах.
Для чего применяют модули ШИМ
Изменение коэффициента заполнения позволяет регулировать среднее воздействие на подключённую нагрузку. Выходной ШИМ-модуль для ПЛК может применяться для:
- регулирования мощности низковольтных нагревателей;
- изменения яркости светодиодного освещения;
- управления скоростью совместимых двигателей и вентиляторов;
- управления пропорциональными клапанами, принимающими ШИМ-сигнал;
- передачи управляющей команды внешнему силовому драйверу.
Подключаемое оборудование должно поддерживать управление с помощью ШИМ. Если напряжение, рабочий или пусковой ток нагрузки превышают параметры выхода, между модулем и оборудованием устанавливают внешний силовой драйвер, транзисторный ключ или другое согласующее устройство.
Чем модуль ШИМ отличается от обычных модулей вывода
| Тип модуля | Какой сигнал формирует | Основное назначение |
|---|---|---|
| Дискретный вывод | Постоянное состояние «включено» или «выключено» | Управление реле, клапанами, лампами и контакторами |
| Аналоговый вывод | Плавно изменяемый сигнал, например 0–10 В или 4–20 мА | Передача заданного значения приводу, регулятору или другому оборудованию |
| Модуль ШИМ | Повторяющиеся импульсы 0/24 В с регулируемой продолжительностью | Регулирование среднего воздействия на нагрузку |
| Импульсный вывод | Заданное количество высокочастотных импульсов | Позиционирование и управление внешними драйверами шаговых и серводвигателей |
Обычный дискретный выход только включает или выключает оборудование. Модуль ШИМ выполняет переключения с заданной частотой и продолжительностью, благодаря чему позволяет регулировать интенсивность работы нагрузки.
Регулируемый ШИМ-модуль позволяет изменять частоту и коэффициент заполнения выходного сигнала. В модулях CREVIS эти параметры задаются программой ПЛК. После получения настроек модуль самостоятельно формирует требуемую последовательность импульсов.
В отличие от самостоятельных ШИМ-регуляторов с кнопками, дисплеем или потенциометром, модуль CREVIS работает как часть промышленной системы управления. Он выполняет ШИМ-регулирование по команде контроллера.
Что проверить при выборе модуля ШИМ
- совместимость с серией станции ввода-вывода;
- количество независимых выходных каналов;
- тип выхода: Source или Push-pull;
- напряжение подключаемой нагрузки;
- максимальный ток одного канала;
- допустимый суммарный ток модуля;
- диапазон частоты ШИМ;
- диапазон изменения коэффициента заполнения;
- снижение допустимого тока при повышенной температуре;
- необходимость внешнего силового драйвера и защиты нагрузки.